激发极化法在辽宁本溪某矽卡岩型铜多金属矿勘查中的应用

周 多，陈安霞，董再民，张 彬，王 然，杨 宾，赵利军

(辽宁省地质勘查院，辽宁大连 116100)



激发极化法在辽宁本溪某矽卡岩型铜多金属矿勘查中的应用

周 多，陈安霞，董再民，张 彬，王 然，杨 宾，赵利军

(辽宁省地质勘查院，辽宁大连 116100)

测区燕山期大面积中酸性岩浆侵入寒武系、奥陶系碳酸盐岩，在岩体外接触带上形成大量的矽卡岩，并伴有较强烈的铜多金属矿化。本次物探工作在1:5万区调工作基础上，采用激电中梯与激电测深两种方法进行金属矿产勘查，圈定激电异常12个，反演了穿过JD3、JD7、JD8高极化异常体的形态，规模及埋深，并解译隐伏断裂2条。结合区内地质特征与钻孔资料，认为异常区的低阻高极化体是岩体外接触带上矽卡岩化蚀变带的反映，断裂为矿液运移、容矿提供了有利条件。该研究成果表明，激发极化法是寻找矽卡岩型铜多金属矿的有效方法。

矽卡岩化 铜多金属矿 激发极化法 辽宁本溪

在金属矿产勘探的发展过程中，地球物理方法一直发挥着重要作用，尤其是在当前以“攻深探盲”为特征的矿产勘查中(刘光鼎等，1995)，地球物理方法对金属矿产找矿突破的贡献更为突出(于宝显等，2014)。金属矿产勘查的一个基本原则是由面上到深部(张作伦等，2007)，近年来，激发极化法从平面上圈定激电异常，到断面上推断异常体的产状、埋深及规模，在金属矿产勘查中发挥着愈来愈重要的作用(王庆乙，2005；李金铭，2007；张东风等，2010；刘光鼎，2013等)。在1:5万区调项目中，对化探异常集中、成矿地质条件有利地区，作为1:1万矿产调查重点工作区，开展激发极化法对金属矿进行普查、勘查工作，往往能取得意想不到的成果。

测区位于华北板块辽东—吉南多金属成矿带中部，南芬—万宝燕山期铜多金属成矿带(Ⅳ级)西部(杨占兴，2006)。区内通过1:5万区域地质调查工作，已发现金属、非金属矿床(点)多处，其中金属矿产以铜矿为主，次为银铅锌多金属矿。本区铜矿类型有矽卡岩型铜矿和构造蚀变岩型铜矿，其中构造蚀变岩型铜矿，主要产于北东向和北西向断裂带中，为矿点或矿化点，矽卡岩型铜矿具有工业意义。测区花岗斑岩岩体与碳酸盐岩在外接触带上发生热接触交代作用，形成宽几米～几十米的矽卡岩或矽卡岩蚀变带，并伴有较强烈的Cu、Mo矿化(图1)，位于测区中南部的黄柏峪小型铜(钼)矿就产于其中，这显示出该区具有寻找矽卡岩型铜多金属矿的有利前景。近年来，前人利用化探等方法对该类型矿床研究已取得一定的认识(章幼惠等，2015)，而该区的研究成果仅限于成矿地质条件方面(吴迪，2005)，尚未利用物探方法在该区开展深部找矿，本文试图通过激电中梯与激电测深工作，探讨激发极化法在矽卡岩型铜多金属矿勘查中寻找盲矿体的应用效果，对今后在深部寻找该类矿床具有一定的启示意义。

1 区域地质概况

1.1 地层与岩体

研究区内出露的地层主要有青白口系复成分砾岩、泥质泥晶灰岩，南华系康家组粉砂质页岩，寒武系中统碱厂组砂屑灰岩、张夏组含生物碎屑鲕粒灰岩、藻灰岩，以及奥陶系中统马家沟组白云质灰岩。区内侵入岩分布范围约占整个测区的70%，其中柳树底下岩体(γπJ2)分布于测区中部，岩性为花岗斑岩，呈岩株状EW向展布，总体产状N倾，长约3000m，宽约750m～950m，与地层之间多呈侵入关系，形成矽卡岩化蚀变带(图1)，是本次物探找矿工作的重点部位。测区东部还出露有新太古代下马塘片麻岩体(Ar3Xgn)，岩性为二长片麻岩。

图1 柳树底下地区综合地质图

1.2 断裂构造与矿化蚀变

测区中生代处于活动大陆边缘，古太平洋板块向华北板块俯冲作用下，断裂和岩浆活动强烈(辽宁省地质矿产勘查局，1989)，在区内形成NE向断裂带和花岗斑岩岩体。区内矿化蚀变普遍存在于岩体和围岩的接触带及断裂活动部位，主要为矽卡岩化和黄铁矿化(图1)。强烈的断裂和岩浆活动是区内成矿作用发生的主要地质背景。

1.3 矿床地质特征

测区围绕岩体形成内外接触蚀变带，内接触带由边缘向岩体内部依次有孔雀石化、硅化与绢云母化花岗斑岩亚带。外接触带主要是矽卡岩带、矽卡岩化互层带。矽卡岩呈似层状、扁豆状、团块状存在于矽卡岩带中。在岩体的南北两侧各存在一条矿化蚀变带。南侧矿化蚀变带东起三道沟，向西至东沟，EW向延伸约3000m，宽约10m～50m，主要由绿泥石化矽卡岩和石榴石矽卡岩组成。北侧矿化蚀变带东起南沟，向西至砬咀子，近EW向展布，断续延长约2000m，宽约10m～80m。

黄柏峪铜矿位于南侧矿化蚀变带，矿体产于中侏罗世花岗斑岩与寒武纪、奥陶纪碳酸盐岩的外接触带中。带内有多个铜钼矿体，呈似层状、扁豆状及脉状东西向分布，Cu最高品位1.32%，平均品位0.8%。金属矿物有黄铁矿、黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿、辉钼矿、方铅矿、赤铁矿和磁铁矿。矿石呈致密块状、浸染状、脉状、网状产出。

岩体东北侧含银矿化蚀变带位于柳树底下花岗斑岩与马家沟组灰岩外接触带上， NE向断裂带中。蚀变带内发育碎裂岩，局部角砾化，伴有硅化、绢云母化与碳酸盐化，黄铁矿化与褐铁矿化呈星点状不均匀分布，拣块取样Ag品位为184.38×10-6。

2 岩矿石物性参数特征及工作方法

2.1 岩矿石物性参数测试

矿体与围岩具有足够大的物性差异是物探工作的充分必要条件(李祥才等，2009)。采集测区主要岩矿石标本，并进行实地对称小四极测试，得出测区岩矿石物性参数特征见表1。其中，黄铜矿石视极化率最高，平均值为17.29%，视电阻率平均值89Ω·M；而灰岩、粉砂质页岩、复成分砾岩、矽卡岩以及二长片麻岩视极化率较低，变化范围在1.02%～1.57%之间，且花岗斑岩、灰岩的视电阻率<1500Ω·M，二长片麻岩与复成分砾岩的平均视电阻率>2000Ω·M。这些显著的物性差异，为本区开展激电工作、圈定异常提供了较好的物理条件。

2.2 工作方法

激电扫面工作覆盖全区，采用纵向中梯装置，AB=2100m，MN=40m，正反向供电8s，断电延时200ms。外业工作敷设一次供电电极采用3台接收机同时观测，最大旁测距离200m。观测质量检查结果为视极化率均方相对误差2.14%，视电阻率均方相对误差3.12%，观测精度满足设计和规范要求。

测区地形切割剧烈，对对称四极测深法影响较大，而五极纵轴测深装置对非层状地质体有较好的勘探效果(李丽等，2010)，因此本次激电测深工作采用五极纵轴装置进行。激电测深剖面3条，总物理点33个，勘探最大深度360m，测深点距为10m或20m，依实际工作需要而定。观测质量检查结果为视极化率均方误差±0.057，视电阻率均方相对误差2.61%，观测精度满足设计和规范要求。

表1 岩石标本电性参数特征表Table 1 Physical property parameters of rock and mineral samples

3 地球物理异常特征

激电异常的解释和评价是整个工作中重要的环节，在定性解释中参考形态解释方法(李树文等，2000)和激发极化异常的快速解释方法(Khesin Betal.，1997)，同时也考虑地质与化探调查成果，这样才能提高激发极化法的地质解释水平(熊光楚，1987)。

激电中梯面积性测量成果见图2和图3。由图可以看出：区内电性分区明显，总体形成了东部高阻低极化区和中西部低阻高极化区。其中，高阻低极化区视极化率<2.0%，视电阻率>2000Ω·M，对应地层为下马塘二长片麻岩、灰岩；低阻高极化区视极化率>2.0%，视电阻率<2000Ω·M，对应地层为柳树底下花岗斑岩、砂质页岩、矽卡岩和砂屑灰岩。测区的电性特征与物性测试结果基本一致。

3.1 激电中梯异常特征

测区视极化率(ηs)范围0.03%～14.36%，平均值为2.38%，以3.0%为异常底限，在该测区内圈定了12个激电异常，由西向东、由南向北依次编号为JD1～JD12。JD1位于尾矿库内，JD4、JD6、JD9、JD10处于岩体内接触带，而JD2、JD11异常范围较小，其异常特征本文不作详述。JD3、JD5、JD7、JD8、JD12异常主体走向平行于矿化蚀变带，且异常中心位于外接触带上，有利于形成矽卡岩型矿床(翟裕生等，2011)，具体特征分述如下：

JD3位于测区西南部，异常呈NWW向带状展布，主体位于岩体内，反映岩体倾向NE；东西分布两个异常中心，ηs最高达11.26%，西侧异常中心电阻率(ρs)范围在500Ω·m～1000Ω·m，显示出低阻高极化特点。JD5位于测区中南部，近SN向带状展布，推测为外接触带上一隐伏脉状体，已发现的黄柏峪小型铜矿位于该异常东部，中心ηs最高值为8.49%，ρs范围1500Ω·m～2000Ω·m。JD7位于测区东南部，异常呈半环状展布，中心ηs最高值为13.43%，ρs范围1500Ω·m～2000Ω·m，东部异常中心在地表发现含银矿化蚀变带，蚀变带顶底板岩石均为马家沟组灰岩，界线清楚。JD8位于测区西北部，异常主体位于花岗斑岩与碱厂组灰岩外接触带150m处，显示岩体倾向NW；异常中心ηs最高值达14.36%，ρs范围1000Ω·m～1500Ω·m，已发现铜矿化点。JD12位于柳树底下村居民区，异常中心ηs最高值为8.03%，未发现明显的矿化蚀变带。

图2 柳树底下矿区视极化率等值线平面图

图3 柳树底下矿区视电阻率等值线平面图

3.2 激电测深异常特征

为了进一步了解异常体的顶板埋深及空间赋存状态，追踪地表矿化蚀变带的深部延伸特征，穿过JD3、JD7、JD8异常中心并垂直其走向，布置激电测深剖面3条，即I线、II线和III线。测试结果发现，ηs值>5%的高极化率异常带在3条激电测深剖面均有分布(图4、图5、图6)。

I线视极化率断面在230m～330m处有一低阻高极化异常体(图4)，异常体呈扁豆状，倾向向东，视极化率(ηs)最高值可达14%，视电阻率(ρs)在600Ω·m～700Ω·m范围内。190m上下不同的激电特性反映在该深度附近存在一条岩性界线，结合剖面上覆地层情况，认为该断面190m以上岩性为碱厂组砂屑灰岩， 190m以下为矽卡岩化蚀变带与隐伏的花岗斑岩岩体，低阻高极化异常体由花岗斑岩体侵入灰岩后发生矿化现象所引起。在距离为120m测深点处，经ZK201孔验证在263.7m～314.5m见到50.8m厚含黄铜矿石浸染型铜矿体，实际见矿深度与激电测深推断深度十分接近。

II线视极化率(ηs)断面在160m～360m之间存在2个高极化异常体(图5)。剖面西北端异常体视电阻率>1000Ω·m；东南端异常体视电阻率(ρs)在200Ω·m～700Ω·m之间，两个异常体之间视电阻率差异明显，据此推断此处存在一个断裂带(F1)。在深度为250m～300m处，伴随着断裂构造活动，隐伏花岗岩体沿着断裂F1超覆于碱厂组砂屑灰岩之上，发生矽卡岩化，形成矿化蚀变带，导致了剖面东南部低阻高极化现象。在勘探深度达360m时异常未封闭，表明该低阻高极化体向下仍具有较大延伸。在距离为100m测深点处，推测在280m以下存在铜矿体，经过钻孔ZK401、ZK402验证在推断深度内见到了花岗斑岩和多层铜矿体。

图4 I线激电测深视极化率(a)与视电阻率(b)断面等值线图

图5 II线激电测深视极化率(a)与视电阻率(b)断面等值线图

图6 III线激电测深视极化率(a)与视电阻率(b)断面等值线图

III线断面成果图显示在200 m以下，存在一呈“Y”形近直立的异常体，视视极化率(ηs)最高达15%，视电阻率(ρs)<500Ω·m，显示出典型的低阻高极化特征。在勘探深度达360m时未封闭，表明异常体向下有较大延伸。从附近地质情况可知，有一NE向区域断裂穿过剖面，在视电阻率断面图上显示为断裂F2。该断裂为隐伏的花岗斑岩体与马家沟组白云质灰岩发生矽卡岩化提供了有利的成矿环境，并在一定程度上控制了低阻高极化体的形成与分布。在距离为100m测深点处，经钻孔ZK601验证在307.2m～371.3m见到连续的铅锌银矿化，圈出7条矿体，显示矿体向深部有一定的延伸。

4 结论

(1)测区铜多金属矿的形成与燕山期花岗斑岩岩体侵入具有密切的成因联系，矽卡岩化蚀变带富含金属硫化物，与围岩电性差异明显。利用激电中梯测量圈定激电异常12个，其中JD3异常中心位于矽卡岩化外接触带上，JD7、JD8异常中心位于地表已发现铜多金属矿化蚀变带上，对该区寻找铜多金属矿有重要的指导意义。

(2)通过激电测深剖面反演穿过JD3、JD7、JD8的高极化异常体的形态、规模及埋深，并解译隐伏断裂2条。结合测区的地质特征，认为隐伏岩体与围岩发生矽卡岩化形成的矿化蚀变带是引起低阻高极化异常的主要原因，断裂的存在则为矿液运移、岩体与围岩发生矿蚀变创造了有利的地质条件。

(3)本次物探工作在1:5万区调工作基础上，对成矿有利区采用激电中梯与激电测深两种方法进行金属矿产勘查，异常显示测区是寻找隐伏岩体与围岩形成矽卡岩型铜多金属矿的重要地段，钻探工程验证了激发极化法在寻找该类隐伏矿床方面具有较好的应用效果。

致谢：辽宁省地质勘查院杨中柱教授级高工、李典致教授级高工、陈树良教授级高工对本文提出了宝贵意见，程培起高工提供了论文的基础资料，作者对此深表感谢。

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Application of the Induced Polarization Method in Exploration of a Skarnized Copper Polymetallic Deposit in Benxi,Liaoning Province

ZHOU Duo,CHEN An-xia,DONG Zai-min,ZHANG Bin,WANG Ran,YANG Bin,ZHAO Li-jun

(LiaoningInstituteofGeologicalExploration,Dalian,Liaoning116100)

The work area is characterized by wide intrusion of intermediate-acid igneous rocks of Cambrian and Ordovician carbonate during Yanshan period.Thus in the external contact zones developed a large amount of skarn rock with strong copper polymetallic mineralization.On the basis of regional investigation work(1:50000),the induced-current midgradient survey and IP sounding were used to explore metallic minerals.It delineated 12 IP anomalies,revealed the shape,size and depth of abnormal bodies through IP anomalies of JD3,JD7,and JD8 by data inversion,and interpreted 2 buried faults.Considering the geological characteristics and drilling data,the low resistivity and high polarization anomaly bodies were considered to be the response of the contact zone on the skarn alteration zone,and fractures created favorable conditions for the migration of ore fluid and ore-containing.The research results show that the induced polarization method is an effective approach for exploring the skarn type copper polymetallic deposits.

skarnized,copper polymetallic ore,induced polarization(IP),Liaoning Benxi

2016-01-17；

2016-06-06；[责任编辑]陈伟军。

中国地质调查局“三维地质填图与深部地质调查试点”项目(编号：1212011120734)资助。

周 多(1988年-)，男，硕士，工程师，现主要从事区域地质矿产调查工作。E-mail：zhouduo19880815@126.com。

陈安霞(1987年-)，女，硕士，工程师，现主要从事区域地质矿产调查工作。E-mail:chenanxia872006@126.com。

P319.3+1

A

0495-5331(2016)04-0688-07

Zhou Duo, Chen An-xia, Dong Zai-min, Zhang Bin, Wang Ran, Yang Bin, Zhao Li-jun.Application of the induced polarization method in exploration of a skarnized copper polymetallic deposit in Benxi,Liaoning Province[J].Geology and Exploration,2016,52(4):0688-0694.